船舶中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能研究.pdf

1、在全球經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)一體化不斷發(fā)展的背景下，海上運輸已經(jīng)成為當(dāng)今國際貿(mào)易的主要運輸手段，遠(yuǎn)洋運輸能源消耗是人類能源消耗最主要的組成部分之一。隨著全球溫室氣體排放的加劇，全球氣候變暖和人類生存環(huán)境的惡化，同時化石能源的逐漸枯竭，人類的未來可持續(xù)發(fā)展面臨重大挑戰(zhàn)，因此對遠(yuǎn)洋船舶的節(jié)能減排研究具有現(xiàn)實意義。
　　目前中央冷卻系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)是通過海水冷卻泵的變頻調(diào)速實現(xiàn)換熱器淡水輸出溫度控制，使換熱供應(yīng)量與需求量始終保持一致并由此達(dá)成海水冷卻泵節(jié)

2、能運行目的。但上述研究沒有涉及淡水流量與熱負(fù)荷設(shè)備散熱量的關(guān)系，節(jié)能效果無法達(dá)到最優(yōu)效果。
　　本文依據(jù)流體力學(xué)和傳熱學(xué)理論，研究了主發(fā)動機(jī)和輔助機(jī)械熱負(fù)荷變化與淡水流量需求的關(guān)系，分析了管系設(shè)備的水壓分布規(guī)律，熱負(fù)荷、淡水流量變化對換熱器換熱過程的影響，具體研究工作如下:
　　1.運用流體力學(xué)方法對中央冷卻系統(tǒng)的管系作簡化與模型分析，研究了淡水變流量控制方法動態(tài)匹配熱負(fù)荷設(shè)備散熱需求的可行性，并分析了影響淡水流量控制的相關(guān)

3、管系參數(shù)，提出了以淡水冷卻泵的變頻控制實現(xiàn)淡水流量控制的方法。
　　2.運用傳熱學(xué)方法通過對換熱器熱交換過程的研究，論證了淡水流量變化對中央換熱器的換熱效果具有積極影響，并分析了淡水流量變化與海水流量變化間的關(guān)聯(lián)性。
　　3.依據(jù)前述研究成果結(jié)合實際船舶設(shè)計參數(shù)模擬計算不同運行工況下淡水流量供應(yīng)與熱負(fù)荷設(shè)備的散熱量動態(tài)匹配，同時結(jié)合海水冷卻泵變頻控制，分析海水溫度、熱負(fù)荷變動對淡水冷卻泵與海水冷卻泵的綜合能耗的影響，為后續(xù)冷

4、卻水泵實施變頻控制的節(jié)能效果作出了量化評估。
　　4.研究了海水冷卻泵與淡水冷卻泵自動控制節(jié)能運行的改造實施方案，包括泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)邏輯控制圖，泵的轉(zhuǎn)速計算與管系布置原理圖等，介紹了各控制參數(shù)的設(shè)定依據(jù)及其作用，并分別介紹了所采用的主要信號采集設(shè)備、自動化控制設(shè)備和人機(jī)互動界面的功能等。
　　5.海水冷卻泵與淡水冷卻泵自動控制改造方案在實船安裝運行后的運行數(shù)據(jù)收集與分析，包括海水冷卻泵與淡水冷卻泵的能耗、海水溫度、主發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速

5、、發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)和主配電板顯示功率，分析了節(jié)能效果。
　　上述研究得出了淡水冷卻泵可以根據(jù)設(shè)備冷卻水需求量的動態(tài)變化調(diào)節(jié)泵的運行轉(zhuǎn)速而獲取能源節(jié)約，海水冷卻泵可以根據(jù)海水溫度變化與設(shè)備散熱量的動態(tài)變化調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速而獲取能源節(jié)約。淡水冷卻泵變頻控制不僅可以實現(xiàn)節(jié)能運行，還有助于通過中央冷卻系統(tǒng)使海水冷卻泵的能耗進(jìn)一步下降。船舶試驗證明采用淡水冷卻泵與海水冷卻泵同步變頻運行比單獨采用海水冷卻泵變頻運行可實現(xiàn)節(jié)約效率由35％提升至73％